bài tập lớn môn hệ thống điện cơ

BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN
TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ
Đề Tài : Thiết kế mạch điều chinh tốc đọ cho hệ truyền động điện động

cơ một chiều không đảo chiều sử dụng bộ biến đổi là mạch chỉnh lưu
thyristor tia ba pha.
Giáo viên hướng dẫn:

Th.s Nguyễn Đăng Toàn

Nhóm sinh viên thực hiện: (Nhóm 01)

Lớp:

1


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

MỤC LỤC
MỤC LỤC...........................................................................................................................................................2

Chương I: Khái quát chung về hệ truyền động chỉnh lưu động cơ một chiều................................................4
2.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều......................................................................................................7
2.2. Động cơ một chiều kích từ độc lập...................................................................................................8
2.3. Hệ truyền động chỉnh lưu động cơ một chiều...............................................................................11
Chương 2: Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển cho bộ chỉnh lưu............................................................18
1. Tính chọn thiết bị mạch lực....................................................................................................................19
Chương 3: Tổng hợp và mô phỏng bộ điều chỉnh.........................................................................................32
Mạch vòng điều chỉnh tốc độ.....................................................................................................................35
KẾT LUẬN.........................................................................................................................................................39

YÊU CẦU ĐỀ TÀI

2


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Đề tài: Thiết kế mạch điều chinh tốc đọ cho hệ truyền động điện động cơ

một chiều không đảo chiều sử dụng bộ biến đổi là mạch chỉnh lưu
thyristor tia ba pha.Thông số động cơ 1 chiều kích từ nam châm vĩnh cửu có
các số liệu như sau:
Pđm= 11kW; Uưđm = 400V; Iđm = 32A; nđm=1800 vòng/phút; jĐC= 0.5 kg.m2 ;
Lư = 0,15(H).

Hà Nội 02 / 2019

Lời nói đầu

3


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công
nghệ sản xuất. Đặc biệt trong dây truyền sản xuất tự động hiện đại, truyền động
điện đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao sản xuất và chất lượng sản
phẩm. Vì vậy các hệ truyền động điện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng
cao chất lượng để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức tự động hóa cao.
Ngày nay, do ứng dụng tiến bộ kỹ thuật điện tử tin học, các hệ truyền động được
phát triển và có nhiều thay đổi đáng kể. Đặc biệt do công nghệ sản xuất các thiết bị
điện tử công suất ngày càng hoàn thiện, nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong
hệ truyền động điện không những đáp ứng được độ tác động nhanh, độ chính xác
cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ.
Hiện nay mạng lưới điện ở nước ta chủ yếu là mạng xoay chiều với tần số công
nghiệp. Để cung cấp nguồn điện một chiều có giá trị điện áp và dòng điện điều
chỉnh được cho những thiết bị điện dùng trong các hệ thống truyền động điện một
chiều người ta đã hoàn thiện bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng thyristor.
Trong thời gian học tại trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, nhóm đã tích lũy
được lượng kiến thức nhất định, cùng với sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy
Th.s Nguyễn Đăng Toàn.
Nhóm chúng em đã tìm hiểu và hoàn thành đề tài: Thiết kế mạch điều chinh

tốc đọ cho hệ truyền động điện động cơ một chiều không đảo chiều sử
dụng bộ biến đổi là mạch chỉnh lưu thyristor tia ba pha.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế, nên đề tài này không tránh khỏi những
thiếu xót, rất mong được ý kiến đóng góp, của thầy giáo và các bạn.

Chương I: Khái quát chung về hệ truyền động
chỉnh lưu động cơ một chiều
4


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

1. Giới thiệu Tiristor
- Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo nên
Anôt, Katôt và cực điều khiển G.

- Nguyên lý làm việc của Tiristor:
+ Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm
của nguồn điện áp, J1 và J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược. Gần như
toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2. Điện trường nội tại E1 của J2 có chiều
hướng từ N1 về P2. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp
cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra, không có dòng điện chảy qua Tiristor mặc
dù nó được đặt dưới điện áp thuận.
+ Mở Tiristor: Nếu cho một xung điện áp dương U g tác động vào cực G (dương so
với K), các điện tử từ N2 chạy sang P2. Đến đây một số ít trong chúng chảy vào
nguồn Ug và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần
lớn điện tử, chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J 2, lao vào vùng
chuyển tiếp này, chúng được tăng tốc độ, động năng lớn lên , bẻ gãy các liên kết
giữa các nguyên tử silic, tạo nên những điện tử tự do mới. Số điện tử mới được giải
phóng này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp. Kết quả
của phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N 1,
qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt.

J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi
phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1cm/100sµ. Thời gian mở Tiristor
kéo dài khoảng 10sµ.

5


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

+ Khóa Tiristor: Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển I g
không còn là cần thiết nữa. Để khóa Tiristor có 2 cách:
-

Giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng điện duy trì IH

-

Đặt một điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng). Khi đặt điện áp

ngược lên Tiristor UAK< 0, hai mặt ghép J1và J3 bị phân cực ngược, J2 bây giờ được
phân cực thuận. Những điện tử, trước thời điểm đảo cực tính U AK, đang có mặt tại
P1, N1, P2 bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từ katôt về
anôt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài.
Lúc đầu của quá trình, từ t0 đến t1, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J 1 rồi J3
trở nên cách điện. Còn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa hai mặt ghép J 1và J3, hiện
tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J 2 khôi phục lại tính chất
của mặt ghép điều khiển.
Trong các sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải

phụ thuộc vào góc điều khiển mở của Tiristor: Ud= Ud0.cosα
Do đó, khi thay đổi góc điều khiển α thì ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp
trung bình ra tải. Nếu tăng giá trị góc điều khiển Α thì điện áp trung bình sẽ giảm,
ngược lại, giảm α thì điện áp trung bình sẽ tăng. Giá trị lớn nhất của điện áp trung
bình ra tải là Ud0, ứng với góc α=0. Dòng điện trung bình qua tải:
với

Trường hợp trong mạch tải có thêm suất điện động phản kháng:

2. Giới thiệu động cơ 1 chiều
6


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

2.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
- Động cơ điện một chiều chia thành 2 phần chính:
• Phần tĩnh ( Stato)
 Gồm các bộ phận chính sau:
- Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn
kích từ.
+ Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 -1)mm ép lại và tán chặt.
+ Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.
+ Trong các máy công suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh cửu.
Trong các máy công suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm điện.
- Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm
việc của máy điện và đổi chiều
+ Lõi thép cực từ phụ có thể là một khối hoặc có thể được ghép bởi các lá

thép tùy theo chế độ làm việc.
+ Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ
phụ được nối với dây quấn phần ứng.
+ Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
• Phần quay (roto)
 Gồm các bộ phận chính sau:
+ Lõi sắt: Là phần ứng dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm lá thép kỹ
thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn
hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép
lại thì đặt dây quấn vào.
+ Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện
động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng
có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất vài kW thường dùng dây có
tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây
quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.
7


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

+ Cổ góp: dùng để đôi chiều dòng điện xoay chiều thành 1 chiều. Cổ góp
gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến
1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục dùng hai hình ốp hình chữ
V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi cành góp
có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp
được dễ dàng.
- Các bộ phận khác:
+ Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường

chế tạo theo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp trên
trục máy, khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ. Gió đi qua
vành góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy.
+ Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy
thường làm bắng thép cacbon tốt.
2.2. Động cơ một chiều kích từ độc lập
2.2.1. Sơ đồ nguyên lý

-

Ta có phương trình đặc tính cơ điện:
8


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

• Ảnh hưởng của điện trở phần ứng:
- Giả thiết Uư= Uđm=const và Φ=Φđm=const.
- Khi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng:

-

Độ cứng của đặc tính cơ:

-

Khi Rf càng lớn, � càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với:
Rf = 0. Ta có đặc tính cơ tự nhiên:

-

�tn có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các
đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở ohuj R f ta
được một họ đặc tính cơ biến trở có dạng như hình 1.3.

9


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

• Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
- Giả thiết: �=�đm = const
Rư = const
-

Khi thay đổi điện áp phần ứng: Uư
-

Tốc độ không tải lý tưởng:

-

Độ cứng đặc tính cơ:
 Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ song song đặc
tính cơ tự nhiên. Khi ta thay đổi điện áp thì momen ngắn mạch, dòng

điện mạch của động cơ giảm ứng với phụ tải nhất định. Do đó được sử
dụng điều chỉnh tốc độ động cơ và giảm dòng mở máy.

• Ảnh hưởng của từ thông:
10


BTL: THHTĐC

-

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Giả thiết: Uư = Uđm = const
Rư = const

-

Khi ta thay đổi từ thông tức là thay đổi dòng kích từ động cơ. Tốc độ

không tải lý tưởng:
-

Độ cứng đặc tính cơ:

-

Do cấu tạo động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên
khi từ thông giảm thì �0x tăng, còn � sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ
với �0x tăng dần và độ cứng của đặc tính cơ giảm dần khi giảm từ thông.

2.3. Hệ truyền động chỉnh lưu động cơ một chiều
2.3.1. Khái niệm

11


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp
xoay chiều của nguồn thành điện áp mộ chiều trên phụ tải.
Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà có
chứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều.
Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nhưng thực sự là điện áp
đập mạch. Trị số điện áp xoay chiều, hiệu áp suất ảnh hưởng của chúng do nguồn
xoay chiều rất khác nhau.
Bộ biến đổi Thyristor với chuyển mạch tự nhiên có điện áp(dòng điện) ra là một
chiều là các thiết bị nguồn xoay chiều 3 pha thành điện áp 1 chiều điều khiển
ngược.

2.3.2. Giới thiệu sơ đồ

12


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

 Trong đó:
+ Đ: động cơ 1 chiều kích từ độc lập, thực hiện chức năng biến năng lượng
điện 1 chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất.
+ BBĐ: bộ biến đổi van có điều khiển, thực hiện chức năng biến năng lượng
điện xoay chiều thành một chiều cung cấp cho động cơ.
+ Uđ: Tín hiệu đặt
+ FT: máy phát tốc phản hồi âm tốc độ
+ TH & KĐ: khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu
+ FX: mạch phát xung.
 Nguyên lý hoạt động:

13


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

+ Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc
này động cơ vẫn chưa làm việc. Khi đặt vào hệ thống một điện áp đặt U đ ứng với
một tốc dộ nào đó của động cơ. Thông qua khâu TH & KĐ và mạch FX sẽ xuất
hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi, nếu lúc này
nhóm van nào đó đang được đặt điện áp thuận, van sẽ mở với góc α. Đầu ra BBĐ
có Ud đặt nên phần ứng động cơ dẫn đến động cơ quay với tốc dộ ứng với U đ ban
đầu.
3. Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ (T-Đ)
Thường sử dụng bộ chỉnh lưu có điều khiển thyristor. Tốc độ động cơ thay đổi
bằng cách thay đổi điện áp chỉnh lưu cấp cho phần ứng động cơ, để thay đổi điện
áp chỉnh lưu ta chỉ cần sử dụng mạch điều khiển, thay đổi thời điểm thông van

thyristor.

+ Ưu điểm của hệ này là tác động nhanh, không gây ồn và dễ tự động hoá. Do
các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao, điều đó thuận lợi cho việc
thiết lập hệ thống điều chỉnh nhiều vòng, để nâng cao chất lượng đặc tính tĩnh và
các đặc tính của hệ thống.

14


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

+ Nhược điểm của hệ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng chỉnh lưu
của điện áp có biên độ đập mạch gây tổn hao phụ trong máy điện. Hệ số công
suất cos ϕ của hệ thống nói chung là thấp. Tính dẫn điện 1 chiều của van buộc ta
phải sử dụng 2 bộ biến đổi để cấp điện cho động cơ có đảo chiều quay.
a. Sơ đồ thay thế tính toán

Từ phương trình đặc tính động cơ tổng quát:

ω=

Uu
Ru
−
.M ⇒ ω = ω 0 − ∆ω
Kφ ( Kφ ) 2

Ta thấy sự thay đổi Uu thì ω 0 sẽ thay đổi, còn ∆ω = const
Vậy ta sẽ được các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau.

15


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Như vậy muốn thay đổi điện áp phần ứng U u ta phải có bộ nguồn cung cấp
điện một chiều thay đổi được điện áp ra.
b. Bộ biến đổi T- Đ
Là phương pháp biến đổi điện tử, bán dẫn
Ta xét hệ T-Đ :
Chế độ dòng liên tục: Ed = Ed0 . cos α

E d 0 . cos α Ru + RCL
−
.I
Kφ dm
( Kφ dm ) 2
E . cos α Ru + RCL
ω = d0
−
.M ⇒ ω = ω 0 − ∆ω
2
Kφ dm
( Kφ dm )

ω=

Vậy khi ta thay đổi góc điều khiển α = (0 ÷ π ) thì Ed thay đổi từ Ed0 đến –Ed0
và ta sẽ được 1 hệ đặc tính cơ song song nằm ở mức bên phải của mặt
phẳng toạ độ.
4. Hệ thống bộ chỉnh lưu - động cơ không đảo chiều
Bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung:
16


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Trong bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung, xung kích được đưa tới cả hai bộ
chỉnh lưu nhưng với góc kích khác nhau, sao cho tổng điện áp DC của hai bộ
chỉnh lưu là zero để không có dòng DC chạy qua móc vòng trong hai bộ chỉnh
lưu. Do đó:

Vd 1 + Vd 2 = 0
⇒ V d 0 cos α 1 + Vd 0 cos α 2 = 0

⇒ cos α 1 + cos α 2 = 0

⇒ α 1 + α 2 = 180 0 (1)
Công thức (1) cho thấy khi một bộ chỉnh lưu hoạt động ở chế độ chỉnh lưu, bộ
còn lại hoạt động ở chế độ nghịch lưu. Do hai bộ chỉnh lưu hoạt động ở các chế
độ khác nhau, điện áp tức thời ngõ ra của chúng khác nhau, dẫn đến có dòng cân
bằng xoay chiều chạy vòng trong hai bộ chỉnh lưu. Để giảm dòng cân bằng, cuộn
kháng cân bằng L1 và L2 phải được thêm vào mạch chỉnh lưu như hình vẽ. Như

vậy, mặc dù cả hai bộ chỉnh lưu đều hoạt động, khi động cơ đang làm việc theo
một chiều nào đó thì chỉ có một bộ chỉnh lưu cung cấp dòng cho phần ứng động
cơ, còn bộ chỉnh lưu kia chỉ tải dòng cân bằng.
Quá trình đảo chiều động cơ diễn ra như sau: giả sử ban đầu động cơ hoạt
động theo chiều thuận (góc phần tư thứ nhất) với bộ chỉnh lưu 1 ở chế độ chỉnh
lưu. Khi đảo chiều, góc kích α 1 sẽ được tăng lên và α 2 giảm đi theo quan hệ (1).
Sức điện động E của động cơ sẽ lớn hơn Vd1

và Vd 2

, nên động cơ hoạt động

ở chế độ hãm tái sinh ở góc phần tư thứ hai. Dòng phần ứng lúc này do bộ chỉnh
lưu 2 cung cấp. Vì α 2 được giảm dần nên động cơ giảm tố, sau đó tăng tốc theo
chiều ngược lại cho đến khi đạt tốc độ ổn định.
17


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Hình 2-6

Ưu điểm: Bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung có mạch điều khiển đơn giản
hơn kiểu điều khiển riêng. Dòng điện phần ứng động cơ có thể đảo chiều một
cách tự nhiên, nên hệ thống có độ ổn định tốc độ tốt trong suốt dải làm việc của
đặc tính cơ.
Nhược điểm: Việc thêm cuộn kháng cân bằng khiến hệ thống trở nên cồng
kềnh, tăng giá thành, giảm hiệu suất và hệ số công suất. Đáp ứng quá độ

trở nên chậm đi do thời hằng phần ứng tăng thêm.

Chương 2: Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển
cho bộ chỉnh lưu

18


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

1. Tính chọn thiết bị mạch lực
Mạch động lực bao gồm: sơ đồ chỉnh lưu, cuộn kháng, máy biến áp động lực, các
phần tử R-C. Theo đề bài ra thì động cơ là động cơ 1 chiều kích từ độc lập, có các
thông số như sau: Pđm= 11kW; Uưđm = 400V; Iđm = 32A; nđm=1800 vòng/phút; jĐC=
0.5 kg.m2 ;
Lư = 0,15(H).

1.1. Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha

19


BTL: THHTĐC

-

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Đồ thị điện áp Ud, dòng điện Id thể hiện trên hình vẽ , với góc mở đặc biệt

α = 300
- Nếu α ≥300 điện áp Ud sẽ có đoạn bằng 0,vì vậy thi tải thuần trở điện áp I d
sẽ bị gián đoạn, vì vậy có đoạn bằng 0, và dòng điện qua van luôn kết
thúc khi điện áp pha về 0.
Udα = Ud0.

-

Nếu α<300 điện áp Ud luôn > 0. Như vậy với tải thuần trở dòng điện I d sẽ
luôn luôn tồn tại và chạy liên tục qua tải, vì vậy dạng dòng này gọi là
dòng liên tục. quy luật dẫn dòng như sau: 3 van sẽ thay nhau dẫn liên tục
trong 1 chu kỳ vì vậy mỗi van dẫn trong khoảng

.

Udα= Ud0.cosα
 Như vậy với mạch chỉnh lưu tia 3 pha quy luật điện áp Udα phụ thuộc vào
chế độ dòng , điện áp ra có chất lượng chưa cao nhưng có thể khắc phục

20


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

bằng cuộn kháng mạch này có ưu điểm là mạch điều khiển đơn giản, giá
thành rẻ.

1.2. Lựa chọn phương án đảo chiều hai bộ biến đổi
-

Dùng 2 bộ biến đổi đấu song song ngược bỏi nó có ưu điểm là dòng hãm

phần ứng nhỏ, mạch đơn giản,có thể đáp ứng được khả năng đảo chiều nhanh.
1.2.1. Lựa chọn phương án điều khiển 2 bộ biến đổi
-

Có 2 phương pháp là :

+ Điều khiển riêng từng bộ biến đổi.
+ Điều khiển chung.
a. Phương pháp điều khiển riêng
Ở phương pháp này 2 bộ biến đổi làm việc độc lập với nhau. Khi phát cho bộ
biến đổi thuận làm việc thì bộ biến đổi ngược không được phát xung sẽ khóa lại và
ngược lại. Phương pháp này có ưu điểm là không phát sinh dòng cân bằng song
nhược điểm của nó là thòi gian đảo chiều lớn.
b. Phương pháp điều khiển chung
- Trong phương pháp này gồm có :
+ Điều khiển phối hợp tuyến tính : cả 2 bộ biến đổi sẽ được phát xung để làm
việc, với quan hệ góc mở : α1 + α2 =1800 .Khi hệ thống làm việc luôn tồn tại một bộ
biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu(α<90 0) và một bộ biến đổi làm việc ở chế độ
nghịch lưu (α>900).
+ Phương pháp này có ưu điểm là đảo chiều nhanh, quan hệ giữa điện áp trung
bình ra và Uđk là đơn trị. Song nhược điểm là phát sinh dòng cân bằng gây tổn thất
21


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

trong BBD dẫn đến phải tăng công suất của các phần tử. Tuy nhiên có thể khắc
phục bằng cách mắc thêm các cuộn kháng cân bằng.
+ Điều khiển phối hợp phi tuyến : 2 BBD làm việc với quan hệ góc mở
α1+α2=1800+2θ. Phương pháp này có ưu điểm là giảm được dòng cân bằng, song
nhược điểm của nó là tạo ra một khoảng mà cùng với một góc điện áp điều khiển
sẽ có 2 giá trị điện áp ra khác nhau, thời gian ngừng dòng khi đảo chiều lớn làm
ảnh hưởng xấu đến chất lượng động cơ khi tải có sức điện động lớn và tải có điện
cảm lớn.
• Từ những phân tích như vậy ta chọn phương pháp điều khiển phối hợp
1.3.

tuyến tính.
Tính chọn thiết bị động lực
1.3.1 Tính chọn động cơ

�=
Loại

Công

Điện áp Dòng

Hiệu suất Lư

động cơ

suất

đm
điện đm
11kW
400V
32A
0,5
0,15H
1.3.2. Tính chọn máy biến áp động lực
• Chọn máy biến áp có tổ đấu dây Y/Y 0. MBA được chọn theo điều

Π-62

kiện :
+ SddmBA≥Stt
+ I1fđm≥I1đm
+ I2fđm≥I2đm
+ U2fđm≥KuKRKaKđm
• Điện áp thứ cấp được chọn theo biểu thức :
U2fđm ≥ KuKRKαKđm
Trong đó : Uđm là điện áp định mức

22


BTL: THHTĐC
-

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

Ku là hệ số xét tới ảnh hưởng khả năng ảnh hưởng dao động trong

phạm vi cho phép của điện áp lưới, thường lấy K u =1,05-1,1 t chọn

-

Ku= 1,1
Kα là hệ số kể đến góc điều khiển nhỏ nhất (αmin) nhằm đảm bảo chắc
chắn hệ thống không rơi vào trạng thái lật nhào nghịch lưu, ta chọn
αmin=100.
 αmax =arc cos(

Ta có: Udmin = (udmax + (D-1)IđmRư)= (220+(20-1)73,5.0,127)=19,86(V)

Ud0 =

U2fdm =

U2 =

=>αmax=arc cos(

220=257,3(V)

=

=234(v)

)=880 => Kα= 1/cos αmin =1,04

+ KR là hệ số xét đến sụt áp trên điện trở thuần của máy biến điện áp, trên điện cảm
cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, do chuyển mạch, sụt áp trên dây nối và cuộn

kháng ,trên các van. KR thường được chọn : KR = 1,15-1,25, ta chọn KR =1,15
+ Ka là hệ số phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu:
Ka =

=

23

= 0,85


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

 Vậy U2dm ≥0,85.1,1.1,04.1,15.220=246(V)
• Chọn giá trị hiệu dụng của dòng pha thứ cấp:
Đề đơn giản ta bỏ qua giá trị của dòng cân bằng khi đó ta có:
I2đm =Iđm/

=400/

=42,43A

+ Gía trị hiệu dụng của dòng pha sơ cấp:
I1đm =(m

Iđm)/

, trong đó m = 246/220 =1,12 là hệ số biến áp => I1đm =67 A

• Công suất máy biến áp
S= Ks.P/�=1,05.14000/0,86=17093 (VA) dựa vào số liệu đã tính ở trên ta chọn
máy biến áp có số liệu sau :

U1fđm
220

U2f đm
246
1.3.3. Tính chọn tiristo

Sđm
17093

I1đm
67

- Tiristor được chọn theo 2 điều kiện :
+ Về dòng điện : ITtb ≥Ki ITtbmax
+ Về điện áp : Ungmax≥Ku

U2

a. Chọn theo điều kiện dòng điện:
Ki là hệ số dự trữ dòng điện, ta lấy Ki =3=> ITtbmax=Iđm/3
Như vậy ta có : ITtb ≥ 73,5 A
24

I2đm

43


BTL: THHTĐC

GVHD: Th.s NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

b. chọn theo điều kiện điện áp :
Sơ đồ mạch chỉnh lưu của đề bài là hình tia 3 pha do đó điện áp mà các van phải
chịu là điện áp dây có giá trị bằng

U2f.

=> Ungmax ≥Ku

U2f

trong đó: Ku là hệ số dự trữ về điện áp, ta chọn Ku = 1,5
=> Ungmax ≥ 1,5.

.220=808 (V)

Vậy thyristo được chọn có thông số như sau:
Mã hiệu
T-114

IaT
114

Uim

900

Du/dt
100

Di/dt
100

1.3.4. Tính chọn cuộn kháng cân bằng
- Khi hệ thống làm việc sẽ có thời điểm hai van của 2 BBD ở cùng hai pha cùng
mở. Lúc đó dòng cân bằng sẽ chạy từ pha có đienj áp tức thời lớn hơn về pha kia,
dòng cân bằng này sẽ chạy từ pha có đienj áp tức thời lớn hơn và nó có khả năng
phá hỏng các triristo nếu ta không tìm cách hạn chế, vii vậy nhất thiết phải có
thêm cuộn kháng cân bằng .Để minh họa ta xét α1= 300 α2 = 1500.

25